Le seul matériau que nous utilisons plus que le béton est l'eau. Crédit :Shutterstock
La construction est l'une des plus grandes industries de l'économie mondiale - d'une valeur de 10 000 milliards de dollars australiens dans le monde (équivalent à 13 % du PIB).
Mais la construction souffre depuis des décennies d'une productivité remarquablement faible par rapport à d'autres secteurs. Alors que l'agriculture et la fabrication ont augmenté leur productivité 10 à 15 fois depuis les années 1950, la construction reste bloquée au même niveau qu'il y a 80 ans.
C'est parce que la construction reste en grande partie manuelle, tandis que la fabrication et d'autres industries ont fait des progrès significatifs dans l'utilisation du numérique, technologies de détection et d'automatisation.
Nous et d'autres groupes de recherche voyons le béton imprimé en 3D comme une solution possible à ces problèmes. La technique donnera probablement également aux architectes la liberté d'injecter plus de créativité dans leurs conceptions de nouvelles structures.
Des problèmes de construction
Notre infrastructure civile moderne est presque entièrement construite en béton. Nous utilisons plus de 20 milliards de tonnes de béton par an. Le seul matériau que nous utilisons plus que cela est l'eau.
L'industrie de la construction est confrontée à un certain nombre de problèmes graves, y compris une faible efficacité de la main-d'œuvre et des taux d'accidents élevés sur les chantiers de construction. Selon le Bureau australien des statistiques, l'industrie de la construction a le taux le plus élevé d'accidents du travail (59 pour 1000 travailleurs).
L'auteur photographié avec une conception de bâtiment en béton imprimée en 3D. Auteur fourni
Il existe également des difficultés de contrôle de la qualité sur les chantiers de construction, des niveaux élevés de déchets et d'émissions de carbone, des hausses de coûts, et les défis liés à la gestion de grands chantiers avec une main-d'œuvre qualifiée en voie de disparition.
Les technologies de rupture telles que l'impression 3D du béton peuvent offrir des solutions.
Les avantages de l'impression 3D béton
La construction 3D utilise des techniques de fabrication additive, ce qui signifie que les objets sont construits en ajoutant des couches de matériau.
Les approches conventionnelles de la construction consistent à couler du béton dans un moule (appelé coffrage). Mais la construction additive combine la technologie numérique et les nouvelles connaissances de la technologie des matériaux pour permettre une construction de forme libre sans l'utilisation de coffrage.
L'élimination du coût du coffrage est le principal moteur économique de l'impression 3D du béton. Construit en utilisant des matériaux tels que le bois, le coffrage représente environ 60% du coût total de la construction en béton. C'est aussi une source importante de déchets, étant donné qu'il est jeté tôt ou tard. Selon une étude de 2011, l'industrie de la construction génère 80 % du total des déchets dans le monde.
Le coulage du béton dans les coffrages limite également la créativité des architectes pour construire des formes uniques, à moins que des coûts très élevés ne soient payés pour un coffrage sur mesure. La construction additive de forme libre pourrait améliorer l'expression architecturale. Le coût de production d'un composant structurel ne serait pas lié à la forme, Ainsi, la construction pourrait être libérée des conceptions rectangulaires si familières dans l'architecture actuelle des bâtiments.
Ce que nous pourrions construire
L'impression 3D du béton est à l'étude pour une utilisation dans la construction de maisons, des ponts, bâtiments et même des tours d'éoliennes.
Maisons
Cette maison en béton imprimée en 3D a été construite en 24 heures pendant un hiver russe rigoureux. C'était la première maison de ce type à être construite en un seul endroit.
Des ponts
Un pont en béton imprimé en 3D de 8 mètres pour les cyclistes a été inauguré aux Pays-Bas l'année dernière. Le pont, qui a été imprimé par l'Université de technologie d'Eindhoven, a plus de 800 couches et a pris trois mois pour imprimer.
Structures complexes
L'impression 3D du béton présente un avantage par rapport aux méthodes de construction conventionnelles lorsqu'il s'agit de construire des formes non rectilignes, telles que des formes courbes avec des détails complexes.
Il est encore tôt
Ce domaine de recherche en est encore à ses balbutiements.
Le plus gros obstacle au développement de l'impression 3D du béton est le béton lui-même. Le béton conventionnel sous sa forme actuelle n'est pas adapté à l'impression 3D, des alternatives nouvelles et innovantes doivent donc être développées.
Une imprimante à béton 3D utilisée pour la recherche sur l'impression de béton. Crédit :Misanthropic One/flickr, CC PAR
Les chercheurs explorent différents types de béton. Le béton pour l'impression 3D ne doit pas prendre lorsqu'il est à l'intérieur de l'imprimante, mais il doit prendre et se renforcer dès que possible après son extrusion. Ce type de béton est appelé "à prise à la demande".
Lorsqu'il s'agit d'imprimer le béton, des imprimantes spéciales sont nécessaires. Typiquement, la taille de l'imprimante doit être supérieure à celle du composant imprimé. Cependant, les chercheurs explorent des imprimantes ou des robots capables de « grimper » sur des parties du béton déjà durcies afin d'imprimer d'autres sections.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original. 
